2023版高考物理总复习之加练半小时 第二章 微专题9 摩擦力的分析与计算

微专题9　摩擦力的分析与计算

1．摩擦力的方向与两物体间的相对运动方向或相对运动趋势方向相反，而不一定与物体运动的方向相反.2.静摩擦力的大小与接触面间的弹力大小无关，与物体所受外力和物体运动状态有关；滑动摩擦力的大小与接触面间的弹力大小有关，而与拉力(或其他外力)及运动状态无关.3.求解摩擦力大小时一定要先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力，还要注意它们之间可能的转换(突变)．

1.(多选)某人骑一普通自行车，在水平路面上用脚蹬车前进，两轮皆不打滑，下列说法正确的是(　　)

A．前轮所受摩擦力方向向后

B．前轮所受摩擦力方向向前

C．后轮所受摩擦力方向向后

D．后轮所受摩擦力方向向前

答案　AD

解析　因为自行车驱动轮在后，前轮是从动轮，正常前进时，后轮相对地面有向后运动的趋势，则地面给后轮一个向前的摩擦力，这个摩擦力驱动自行车向前运动，当前轮向前运动时，地面的摩擦力将阻碍它向前运动，故地面对前轮的摩擦力方向向后．故选A、D.

2．如图所示，木块A、B所受重力分别为50 N和60 N，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m，系统置于水平地面上静止不动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现用F＝1 N的水平拉力作用在木块B上，力F作用瞬间(　　)

A．木块B所受摩擦力大小是10 N

B．木块B所受摩擦力大小是7 N

C．木块A所受摩擦力大小是12.5 N

D．木块A所受摩擦力大小是8 N

答案　D

解析　弹簧弹力大小F弹＝kx＝400×0.02 N＝8 N，两木块与地面之间的最大静摩擦力FfmB＝μGB＝15 N，FfmA＝μGA＝12.5 N．力F作用瞬间，假设木块A、B不动，则弹簧弹力不变，所以木块B所受摩擦力大小FfB＝F＋F弹＝9 N＜FfmB，木块A所受摩擦力大小FfA＝F弹＝8 N＜FfmA，假设成立，则木块A所受摩擦力大小是8 N，木块B所受摩擦力大小是9 N，D正确，A、B、C错误．

3．(多选)某同学利用如图所示的装置研究摩擦力的变化情况．水平光滑的实验台上固定着一个力传感器，力传感器与一质量为3.5 kg的物块用轻绳连接，物块放置在粗糙的长木板上．水平向左拉长木板，传感器记录的F－t图像如图乙所示．取重力加速度大小g＝10 m/s2，下列说法正确的是(　　)

A．当长木板相对物块滑动后，可以向左做匀加速直线运动

B．向左拉长木板的力的大小与时间的关系图线和图乙中的曲线一定相同

C．物块受到的滑动摩擦力大小约为10 N

D．物块与长木板间的动摩擦因数约为0.2

答案　AD

解析　长木板相对物块滑动后，受到的摩擦力大小不变，若拉力不变，则长木板做匀加速直线运动，故A正确；长木板相对物块滑动前，拉力随时间的变化关系和题图乙相同，但相对滑动后，拉力的大小与物块受到的摩擦力大小无关，故B错误；由题图乙可知，物块受到的最大静摩擦力约为10 N，滑动摩擦力约为7 N，故C错误；由Ff＝μFN，FN＝mg可知物块与长木板间的动摩擦因数约为0.2，故D正确．

4.将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在物理习题册内，放在水平桌面上，A4纸上方书页总质量为0.3 kg，A4纸下方书页总质量为0.5 kg，A4纸与书页之间、书与桌面之间的动摩擦因数均为0.4，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，要把A4纸从书中拉出，拉力至少应为(取g＝10 m/s2)(　　)

A．4 N   B．5.6 N

C．2.4 N   D．3.2 N

答案　C

解析　A4纸与书上下两个接触面都有滑动摩擦力，动摩擦因数相同，且正压力均等于上方书页总重力．FN＝m上g＝3 N，则有：Ff＝2μFN＝2×0.4×3 N＝2.4 N．当拉力等于摩擦力时，拉力最小，所以有：F＝2.4 N，故C正确．

5.如图所示，小明同学用手握住一只圆柱形水杯，杯身竖直，处于静止状态，现缓慢向杯中倒水(水未溢出)，杯子始终保持静止，下列关于缓慢倒水过程的说法正确的是(　　)

A．手握水杯的握力一定增大

B．水杯对手的摩擦力可能减小

C．水杯对手的摩擦力可能不变

D．水杯对手的摩擦力一定增大

答案　D

解析　对杯子受力分析，竖直方向上摩擦力和重力平衡，当杯子中的水增加时，重力变大，则杯子受到的静摩擦力变大，根据牛顿第三定律可知，杯子对手的摩擦力一定增加，但是手握杯子的力不一定增大，选项A、B、C错误，D正确．

6.(2022·江苏扬州中学高三月考)如图所示，一箱子放在水平地面上，现对箱子施加一斜向上的拉力F，保持拉力的方向不变，在拉力F的大小由零逐渐增大的过程中，关于摩擦力Ff的大小随拉力F的变化关系，下列四幅图可能正确的是(　　)

答案　B

解析　设F与水平方向的夹角为θ，箱子处于静止状态时，根据平衡条件得：箱子所受的静摩擦力为Ff＝Fcos θ，F增大，Ff增大；当拉力达到一定值，箱子运动瞬间，静摩擦力突变为滑动摩擦力，由于最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故摩擦力有个突然减小的过程；木箱运动时，所受的支持力FN＝G－Fsin θ，F增大，FN减小，此时木箱受到的是滑动摩擦力，大小为Ff＝μFN，FN减小，则Ff减小，故B正确，A、C、D错误．

7．如图甲所示，质量为0.4 kg的物块在水平力F作用下由静止释放，物块与墙面间的动摩擦因数为0.4，力F随时间t变化的关系如图乙所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g＝10 m/s2.下列图像中，能正确反映物块所受摩擦力大小与时间(Ff－t)变化关系的是(　　)

答案　C

解析　物块水平方向受力平衡，F＝FN＝5t，滑动摩擦力方向竖直向上，Ff＝μFN＝0.4×5t＝2t.所以Ff－t图像是过原点的倾斜直线，斜率k＝2，当物块静止时，物块受到静摩擦力作用Ff＝mg＝4 N，图像和t轴平行，Ff－t图像的面积表示Ff的冲量，根据动量定理得mgt－×2t2＝0，解得物块运动的时间为t＝4 s，故C正确，A、B、D错误．

8.上高中的小王同学去其叔叔家的石料厂玩，发现了一个有趣的现象：在生产过程中砂石都会自然堆积成圆锥体，且在不断堆积过程中，材料相同的砂石自然堆积成的圆锥体的最大底角都是相同的．为了快速估测出这些砂石堆的体积，小王利用62.5 dm3的砂石自然堆积了一个小的砂石堆，测出其底部周长为3 m．则砂石之间的动摩擦因数约为(取π＝3)(　　)

A．0.9   B．0.7

C．0.5   D．0.3

答案　C

解析　已知底部周长为3 m，砂石堆的体积为V＝62.5 dm3＝0.062 5 m3.圆锥体的底部圆的半径为r＝＝＝0.5 m，圆锥体的高为h＝＝＝0.25 m，圆锥体的底角正切值为tan θ＝＝0.5.对锥面上一粒砂粒分析，由砂粒静止可得μmgcos θ＝mgsin θ，则有μ＝tan θ＝0.5, A、B、D错误，C正确．